A isomerização catalítica de parafinas de cadeia não ramificada, produzindo seus isômeros ramificados, é um…

Questão

A isomerização catalítica de parafinas de cadeia não ramificada, produzindo seus isômeros ramificados, é um processo importante na indústria petroquímica. A uma determinada temperatura e pressão, na presença de um catalisador, o equilíbrio CH3CH2CH2CH3(g) ? (CH3)2CHCH3(g) n-butano isobutano é atingido após certo tempo, sendo a constante de equilíbrio igual a 2,5. Nesse processo, partindo exclusivamente de 70,0 g de n-butano, ao se atingir a situação de equilíbrio, x gramas de n-butano terão sido convertidos em isobutano. O valor de x é [FUVEST 2012 - Questão 31] FUVEST - 2012

1. A) 10,0
2. B) 20,0
3. C) 25,0
4. D) 40,0
5. E) 50,0

✅ Resposta correta: alternativa E

Resolução passo a passo

1. O n-butano (C4H10) tem massa molar de 58 g/mol, então 70,0 g correspondem a 70,0/58 = 1,207 mol. Passo 2: Como o equilíbrio é n-butano <=> isobutano e a constante vale 2,5, tem-se Kc = [isobutano]/[n-butano] = 2,5. Como ambos os compostos estão no mesmo recipiente, a razão entre as concentrações é a razão entre os mols. Passo 3: Seja y o número de mols convertidos. Então isobutano = y e n-butano restante = 1,207 - y, logo y/(1,207 - y) = 2,5, o que dá y = 0,862 mol. Passo 4: Massa convertida = 0,862 x 58 = 50,0 g, ou seja, x = 50,0. Forma simplificada: como são isômeros (mesma massa molar), a fração convertida em massa é K/(K+1) = 2,5/3,5, e x = 70 x 2,5/3,5 = 50,0 g. Passo 5: A resposta é a alternativa E, que coincide com o gabarito oficial. Alternativa A (10,0) errada: o valor é grande demais para a proporção de equilíbrio dada. Alternativa B (20,0) errada: corresponde à massa de n-butano que sobra no equilíbrio, e não à massa convertida. Alternativa C (25,0) errada: é metade do valor correto, resultado de um erro de fator na proporção. Alternativa D (40,0) errada: não corresponde a nenhuma relação correta entre K e a massa inicial.

💡 Dica: Use a constante de equilíbrio para montar a expressão e calcular a quantidade convertida.

Alternativa por alternativa

Raio-X da questão

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